(57)【要約】【課題】  被検ガスの流量の変化を正確に測定することができるガス流量測定機構を備えることにより、ガスセンサに供給される被検ガスの流量を高い安定性をもって一定に維持することができ、信頼性の高い検知出力が得られるガス検知器を提供する。【解決手段】  このガス検知器は、ガスセンサと、ガス流路を介して被検ガスをガスセンサに供給するガス供給ポンプと、ガス流路に設けられた超音波ガス流量測定機構と、この超音波ガス流量測定機構よりのガス流量信号により、ガスセンサに供給される被検ガスの流量が一定となるようガス供給ポンプを制御する制御機構とを有する。超音波ガス流量測定機構は、被検ガスの流通方向に互いに離間して位置された一対の超音波発信−受信素子により構成されており、各超音波発信−受信素子は、ガス流路の外部に配置することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスセンサと、ガス流路を介して被検ガスを前記ガスセンサに供給するガス供給ポンプと、前記ガス流路に設けられた超音波ガス流量測定機構と、この超音波ガス流量測定機構よりのガス流量信号により、ガスセンサに供給される被検ガスの流量が一定となるよう前記ガス供給ポンプを制御する制御機構とを有することを特徴とするガス検知器。
【請求項２】
超音波ガス流量測定機構は、被検ガスの流通方向に互いに離間して位置された一対の超音波発信−受信素子により構成され、各超音波発信−受信素子は、ガス流路の外部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス供給ポンプにより被検ガスをガスセンサに供給する構成のガス検知器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガス検知器に用いられているガスセンサは、検知対象ガスの接触量に応じた出力特性を有する。従って、ガス供給ポンプにより被検ガスをガスセンサに供給する構成のガス検知器においては、基本的に、ガスセンサに供給される被検ガスの流量が一定であることが必要である。
【０００３】
然るに、実際のガス検知器の使用においては、例えばフィルターの目詰まり、その他の原因により、通常、経時的にガス流路の流通抵抗が増大して被検ガスの流量が減少する傾向にあり、また、ガス供給ポンプの性能の低下も生ずるため、ガスセンサに供給される被検ガスの流量を安定に維持することは、実際には相当に困難である。
【０００４】
従来、ガス検知器においては、フローボールの位置を光センサーによって検出することにより、ガス流路における被検ガスの流通の有無を検出するフローモニターが設けられており、このようなフローモニターによれば、被検ガスの流通量すなわちガスセンサへの供給量がガス検知に十分な量であるか否かを知ることができる。
【０００５】
そして、当該流通量が不十分となった場合には、例えばガス供給ポンプの駆動力を増大させることにより、必要な流通量を確保することが行われるが、そのような流量点検作業および流量調整作業は頻繁に、例えば毎日の始業時に行われることが必要であるため、非常に煩瑣である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、被検ガスの流量の変化を正確に測定することができるガス流量測定機構を備え、これにより、ガスセンサに供給される被検ガスの流量を高い安定性をもって一定に維持することができ、その結果、検知対象ガスについて信頼性の高い検知結果を得ることができるガス検知器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス検知器は、ガスセンサと、ガス流路を介して被検ガスを前記ガスセンサに供給するガス供給ポンプと、前記ガス流路に設けられた超音波ガス流量測定機構と、この超音波ガス流量測定機構よりのガス流量信号により、ガスセンサに供給される被検ガスの流量が一定となるよう前記ガス供給ポンプを制御する制御機構とを有することを特徴とする。
【０００８】
以上において、超音波ガス流量測定機構は、被検ガスの流通方向に互いに離間して位置された一対の超音波発信−受信素子により構成され、各超音波発信−受信素子は、ガス流路の外部に配置されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガス検知器によれば、超音波ガス流量測定機構により、ガス流路における被検ガスの流量およびその変化量を迅速に、正確にかつ確実に検出することができる。
そして、当該超音波ガス流量測定機構よりのガス流量信号によってガス供給ポンプがフィードバック制御されることにより、自動的に、ガスセンサに供給される被検ガスの流量を高い安定性をもって一定に維持することができ、その結果、被検ガス中に含有される検知対象ガスが微少量である場合にも、当該検知対象ガスについて信頼性の高い検知結果を得ることができる。
【００１０】
また、超音波ガス流量測定機構を構成する超音波発信−受信素子がガス流路の外部に配置された構成とすることにより、当該超音波ガス流量測定機構が被検ガスの流れを乱す原因となることがなく、被検ガスの流れに流通抵抗を生じさせることがないため、この点からも被検ガスの流量およびその変化量の検出を正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のガス検知器の要部の構成を模式的に示す説明図である。図１に示されているように、このガス検知器１０には、ガスセンサ１２が設けられていると共に、外部からこのガスセンサ１２に至るガス流路１４が形成されており、このガス流路１４には、ガス供給ポンプ１６が配設されている。
【００１２】
そして、ガス供給ポンプ１６より下流に位置するガス流路１４の領域には、上流側超音波素子２０Ａと、下流側超音波素子２０Ｂとよりなる超音波ガス流量測定機構（以下、単に「流量測定機構」という。）２０が設けられると共に、この流量測定機構２０のガス流量信号を受け、ガス流路１４における被検ガスの流量が一定となるようガス供給ポンプ１６をフィードバック制御する制御機構２２が設けられている。
【００１３】
上流側超音波素子２０Ａおよび下流側超音波素子２０Ｂは、いずれも、超音波をパルス状に発信する超音波発信部および超音波受信部を備えた超音波素子によって構成されており、図２に示されているように、上流側超音波素子２０Ａはガス流路１４の上流側の位置（ガス供給ポンプ１６に接近した位置）において、また下流側超音波素子２０Ｂはガス流路１４の上流側超音波素子２０Ａより下流側の位置（ガスセンサ１２に接近した位置）において、いずれもガス流路１４を形成する管体１８の外面に、互いに管体１８の周方向に１８０度離間した角度関係で、配置されている。
【００１４】
ガスセンサ１２には、その検知信号を処理する信号処理機構２４が設けられると共に、この信号処理機構２４には、ガスセンサ１２の検知出力の値を表示する表示機構２６、並びに、当該検知出力の値が警報レベルに達したときに駆動される警報機構２８が接続して設けられている。また、図示されていないが、必要に応じて、検知出力の結果を記憶または記録する記憶機構、検知出力の結果を、例えば遠隔のガス監視装置に伝達する伝達機構が設けられる。
【００１５】
上記のガス検知器１０においては、ガス供給ポンプ１６が駆動されると、外部から導入された被検ガスがガス流路１４を介してガスセンサ１２に供給され、この被検ガス中に含有される検知対象ガスがガスセンサ１２に接触することにより、当該ガスセンサ１２から検知信号が得られ、この検知信号が信号処理機構２４によって処理されることにより、検知対象ガスの濃度に対応した検知出力の値が表示機構２６において表示される。また、当該検知出力の値が警報レベルに達した状態では、警報機構２８が駆動されて警報が発せられる。
【００１６】
而して、上記のガス検知器１０においては、ガス供給ポンプ１６の動作によってガス流路１４に流れる被検ガスの流量が流量測定機構２０によって測定される。その測定原理は次のとおりである。
【００１７】
図２を参照して、上流側超音波素子２０Ａより発信された超音波パルスが下流側超音波素子２０Ｂによって受信されるまでに要する超音波の到達時間をＴ1 、並びに、下流側超音波素子２０Ｂより発信された超音波パルスが上流側超音波素子２０Ａによって受信されるまでに要する超音波の到達時間をＴ2 とすると、Ｔ1 およびＴ2 は、上流側超音波素子２０Ａと下流側超音波素子２０Ｂとの離間距離をＬ、ガス流路１４における被検ガスの流速をＵ、上流側超音波素子２０Ａと下流側超音波素子２０Ｂとを通る直線（２点鎖線で示されている。）が被検ガスの流通方向（管体１８の管軸方向）となす角度をθ、空気中の音速をＣとするとき、下記の式（１）および式（２）で表される。
【００１８】
【数１】
2006244128.tif 000003
【００１９】
上記式（１）および式（２）より流速Ｕが下記の式（３）で求められ、これを用いて、被検ガスの流量Ｖは、ガス流路１４の断面積（管体１８の内部の断面積）をＳとすると、下記式（４）で表される。
【００２０】
【数２】
2006244128.tif 000004
【００２１】
そして、制御機構２２において上記の式による計算が遂行され、その出力信号により、ガス流路１４を流れる被検ガスの流量が一定となるよう、ガス供給ポンプ１６の駆動状態がフィードバック制御される。
【００２２】
以上において、上流側超音波素子２０Ａおよび下流側超音波素子２０Ｂの各々の超音波発信部から発信される超音波のパルス信号は、他方の超音波素子の受信部において対応するパルス信号を識別することができる程度の時間間隔によるものであればよい。従って、特に限定されるものではない。
【００２３】
上記の構成による本発明のガス検知器によれば、超音波ガス流量測定機構により、ガス流路１４を流過する被検ガスの流量並びにその時間的変化量を検出することができるが、被検ガス中における超音波の伝播速度が大きいため、当該被検ガス流量の検出をきわめて短時間のうちに、実際上瞬時に行うことができ、その結果、被検ガスの時間的変化量を、それが微少量である場合にも、正確に検出することができる。
【００２４】
そして、当該制御機構２２からの被検ガスの流量についての出力信号によってガス供給ポンプ１６の駆動状態がフィードバック制御されることにより、ガス流路１４を流れる被検ガスの流量を瞬時に調整することができるので、ガス供給ポンプ１６によりガスセンサ１２に供給される被検ガスの流量を、高い安定性をもって一定に維持することができる。そして、その結果、ガスセンサ１２が流量依存性を有するものである場合にも、被検ガスに含有される検知対象ガスについて、常に正確で高い信頼性を有する検知結果を得ることができる。
【００２５】
また、超音波ガス流量測定機構は、これを構成する一対の超音波素子を、いずれもガス流路を構成する管体の外部に配置することができるので、ガス流路において流通抵抗を生ずる原因を形成するものではなく、また被検ガスの流れが乱されることがないので、これらの点からも正確なガス検知を行うことができ、しかも、ガス供給ポンプに過度の負荷を与えることがないために長い使用寿命が確保され、更に、当該超音波素子が被検ガスの腐蝕成分や汚損性成分により損傷されることもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のガス検知器の要部の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示された超音波ガス流量測定機構を構成する超音波発信−受信素子の配置の状態、並びに、被検ガス流量の測定原理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ガス検知器
１２  ガスセンサ
１４  ガス流路
１６  ガス供給ポンプ
１８  管体
２０  超音波ガス流量測定機構
２０Ａ  上流側超音波素子
２０Ｂ  下流側超音波素子
２２  制御機構
２４  信号処理機構
２６  表示機構
２８  警報機構
【図１】
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【図２】
2006244128.tif 000006